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Intel_加速的未來:多核心成為主流、 運算推向極限

 2011-10-19
英特爾實驗室針對開放原始碼社群發表 "Parallel JS" 引擎,為 JavaScript? 加入資料平行處理功能,提升各種瀏覽器服務的速度,包括電腦視覺、加解密、以及 3D 遊戲等應用,執行速度最高可提升 8 倍。

英特爾實驗室發表 混合記憶體立方體 (Hybrid Memory Cube) ,其電源使用效益是現今 DDR3 記憶體的 7 倍,並提供單一 DRAM 晶片有史以來最快的資料傳輸速度。

英特爾技術長 Justin Rattner 強調,多核心 (multi-core) 與許多核心 (many-core) 的運算,其影響速度持續加快,範圍已超越 HPC,開發人員利用包括客戶端裝置與伺服器,努力解決各種日常運算問題。

2011 年 9 月 16 日 - 英特爾公司技術長 Justin Rattner 在舊金山舉行的 英特爾科技論壇 (Intel Developer Forum,IDF) 上向與會來賓闡述,運算的未來發展腳步正持續加溫。他於會中宣告,多核心與許多核心運算已登上主流地位,並以超大規模運算的各項發展做為例證。


Rattner 表示:「英特爾自 2006 年開始與英特爾架構研發社群合作,實現多核心與許多核心運算的潛力,其影響層面持續擴大,已超越高效能運算的範疇,業者開始著手在客戶端與伺服器上解決各種現實世界的運算問題。然而相較於許多核心與超大規模運算系統未來的發展潛力,我們今天展出的東西僅僅是其中的一小部分。 」
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英特爾公司技術長 Justin Rattner 強調,多核心 (multi-core) 與許多核心 (many-core) 的運算,其影響速度持續加快,範圍已超越 HPC
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英特爾公司技術長 Justin Rattner 與英特爾院士 Shekhar Borkar 在 IDF 中討論 "近臨界電壓核心 (Near Threshold Voltage Core)" 技術,將顛覆運算系統固有的發展路線。

運算攀向極致巔峰

英特爾持續突破現今的各種極限,準備迎向未來的大幅躍進,將運算推向更高的效能層級,而且耗電量遠低於現今的水準。以 Rattner 展示的 近臨界電壓處理器 為例,內部採用新穎設計的超低電壓電路,大幅降低耗電,能在接近電晶體的臨界或導通電壓下運作。在這種概念下,在有需要時處理器能高速運作,而當作業負載較低時則立即將耗電降到 10 毫瓦,在如此低的功耗下,僅需一片郵票大小的太陽能電池就能滿足其電力需求。儘管研究階段的晶片未來不會成為獨立產品,但這項研究的結果,將讓可擴充的近臨界電壓電路能整合到未來各種產品,讓耗電減少 5 倍以上,並讓更多的運算裝置持續保持開機狀態。這樣的技術將延續英特爾實驗室的目標,讓各種應用的耗電量減少 100 至 1000 倍,包括從巨量資料處理到 tera 等級運算且能放入口袋的裝置。

Hybrid Memory Cube 是美光與英特爾合作開發的一款概念階段 DRAM 記憶體,它展現了記憶體設計的新模式,其省電效率是現今 DDR3 的 7 倍。Hybrid Memory Cube 採用一種堆疊記憶體晶片組態,構成一個微型化的「立方體」,並採用新的高效率記憶體介面,不僅在每位元傳輸資料耗電方面樹立新的節能標竿,而且能達到每秒傳送 1 兆位元的傳輸速度。這項研究未來將促使雲端運算伺服器、Ultrabook、電視、平板電腦、以及智慧型手機等產品能有大幅的改進。

多核心的多元應用

多核心 (Multi-core),是指把兩個以上的處理引擎裝到同一顆晶片內,這種作法已被業界廣泛採納,用來提升效能以及壓低耗電量。許多核心 (Many-core) 較著重於設計層面,它不是像傳統方法逐步增加核心,而是依循高核心數量的新法則,從頭徹底革新晶片的設計。

Rattner 闡述他從 5 年前在 IDF 上推出英特爾第一顆雙核心處理器,至今發展到多核心運算的歷程。現在英特爾的多核心與許多核心處理器用來支援涵蓋各個產業領域各式各樣的重要應用,其中包括在快速演進的高核心數運算領域,陸續出現許多急速發展的新應用。

Rattner 闡述這項技術一些最新應用,以及各種軟體工具與編程技巧,讓開發業者能在許多關鍵領域善加利用多核心與許多核心運算所帶來的優勢,其中包括:

加快的網路應用程式: 藉由加入資料平行處理的功能擴展 JavaScript? 的版圖,以及採用一項剛發表的實驗性 Parallel JS 開放原始碼引擎,利用這項由英特爾實驗室開發的技術來支援桌上型電腦和包括 Ultrabook 在內的筆記型電腦上的各種新型瀏覽器應用程式,像是相片與影片編輯、物理模擬、以及 3D 遊戲。
反應更快的雲端服務: 藉由支援多核心的英特爾第 2 代 IntelR Core? (酷睿?) 微處理器,讓使用記憶體快取的應用能提高佇列處理效率,並讓許多全球最大的網站能提升其網路應用程式的反應速度,並縮短使用者存取關鍵資料的等候時間。
強化 PC 客戶端的安全性: 在異質化環境中,藉由英特爾技術與第 2 代 Intel Core 微處理器內建的繪圖核心效能,讓平行處理的加解密與臉部辨識服務,強化桌上型電腦以及包括 Ultrabook 在內筆記型電腦的安全性。
成本更低的無線基礎架構: 與中國移動通訊合作研發,取代各種客制化且昂貴的基地台硬體,汰換現今基地台訊號塔的設備,改用完全可編程且成本大幅降低的軟體式 PC 替代方案。
真正的重量級科學研究: 為了解開宇宙的各項秘密,歐洲原子能研究中心 (CERN) 運用內含英特爾多核心處理器的叢集系統,大幅提升高能物理程式的運算效能,未來還能把程式碼快速移植到英特爾即將推出的 IntelR Many Integrated Cores (IntelR MIC) 架構系列產品。